本發(fā)明涉及一種用于將第一dc電壓轉(zhuǎn)換為第二dc電壓的三相諧振dc-dc轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

1、諧振轉(zhuǎn)換器通常用于根據(jù)負(fù)載(負(fù)載通常是數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備等)的要求將不受控的dc(direct?current)電壓(不受控的dc電壓通常是ac(alternative?current)-dc轉(zhuǎn)換器的輸出)轉(zhuǎn)換為受控的dc電壓。

2、2003年9月12日出版的楊波的《分布式電源系統(tǒng)前端dc-dc功率轉(zhuǎn)換的拓?fù)溲芯俊返牡?章中，討論了單相l(xiāng)lc諧振轉(zhuǎn)換器。第5.2章中討論了不同類型的過(guò)載/短路保護(hù)。這種保護(hù)可以在控制軟件中實(shí)現(xiàn)，例如增加開關(guān)頻率(第5.2.1章)或通過(guò)pwm(pulse?widthmodulation)和變頻控制的混合控制(第5.2.2章)。這種保護(hù)也可以通過(guò)使用鉗位二極管在硬件中實(shí)現(xiàn)(第5.2.2章)。圖1a示出了帶有鉗位二極管dclamp的單相全橋llc諧振轉(zhuǎn)換器。

3、三相l(xiāng)lc諧振轉(zhuǎn)換器或所謂的交錯(cuò)llc諧振轉(zhuǎn)換器也是已知的。這些諧振轉(zhuǎn)換器具有一些優(yōu)點(diǎn)，諸如較小的輸出電容器。然而，它們也有一些缺點(diǎn)，諸如額外的變壓器會(huì)增加轉(zhuǎn)換器的尺寸、質(zhì)量和成本。

4、現(xiàn)有技術(shù)的三相l(xiāng)lc諧振dc-dc轉(zhuǎn)換器如圖1b所示。

5、本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種三相l(xiāng)lc諧振dc-dc轉(zhuǎn)換器，其中可以避免基于軟件的短路保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種用于將第一dc電壓轉(zhuǎn)換為第二dc電壓的三相諧振dc-dc轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括：

2、變壓器設(shè)備，其包括三個(gè)初級(jí)繞組和三個(gè)次級(jí)繞組，每個(gè)初級(jí)繞組包括第一初級(jí)端子和第二初級(jí)端子，并且每個(gè)次級(jí)繞組包括第一次級(jí)端子和第二次級(jí)端子；

3、開關(guān)電路sc，其具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述第一側(cè)包括形成轉(zhuǎn)換器的第一端子的第一正端子和第一負(fù)端子，所述第二側(cè)包括分別連接到所述變壓器設(shè)備的初級(jí)繞組的第一sc節(jié)點(diǎn)、第二sc節(jié)點(diǎn)和第三sc節(jié)點(diǎn)；

4、整流電路rc，其具有第一側(cè)和第二側(cè)，所述整流電路的第一側(cè)包括分別連接到變壓器設(shè)備的次級(jí)繞組的rc節(jié)點(diǎn)，所述整流電路的第二側(cè)包括形成轉(zhuǎn)換器的第二端子的第二正端子和第二負(fù)端子；

5、諧振腔設(shè)備，其包括連接在所述開關(guān)電路的所述第一sc節(jié)點(diǎn)、所述第二sc節(jié)點(diǎn)和所述第三sc節(jié)點(diǎn)與所述變壓器設(shè)備的三個(gè)初級(jí)繞組的初級(jí)端子之間的初級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備；

6、次級(jí)電容器，其連接在所述第二正端子和所述第二負(fù)端子之間；

7、控制電路，其用于控制所述開關(guān)電路；

8、其中，所述第一dc電壓被限定為所述第一正端子和所述第一負(fù)端子之間的電壓；

9、其中，所述第二dc電壓被限定為所述第二正端子和所述第二負(fù)端子之間的電壓；

10、所述初級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備包括第一諧振電感器、第二諧振電感器以及第三諧振電感器，所述第一諧振電感器連接在所述開關(guān)電路的第一sc節(jié)點(diǎn)和第一初級(jí)繞組的第一一初級(jí)端子之間，所述第二諧振電感器連接在所述開關(guān)電路的第二sc節(jié)點(diǎn)和第二初級(jí)繞組的第一二初級(jí)端子之間，所述第三諧振電感器連接在所述開關(guān)電路的所述第三sc節(jié)點(diǎn)和第三初級(jí)繞組的第一三初級(jí)端子之間；

11、所述初級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備包括第一諧振電容器、第二諧振電容器以及第三諧振電容器，所述第一諧振電容器連接在諧振腔節(jié)點(diǎn)和所述第一初級(jí)繞組的第二一初級(jí)端子之間，所述第二諧振電容器連接在所述諧振腔節(jié)點(diǎn)和所述第二初級(jí)繞組的第二二初級(jí)端子之間，所述第三諧振電容器連接在所述諧振腔節(jié)點(diǎn)和所述第三初級(jí)繞組的第二三初級(jí)端子之間；

12、所述轉(zhuǎn)換器包括在所述初級(jí)繞組的每個(gè)第二初級(jí)端子和第一正端子之間的三個(gè)鉗位二極管；

13、所述轉(zhuǎn)換器包括在第一負(fù)端子和所述初級(jí)繞組的每個(gè)第二初級(jí)端子之間的另外三個(gè)鉗位二極管。

14、第一正端子和第一負(fù)端子通常被稱為轉(zhuǎn)換器的輸入端子。第二正端子和第二負(fù)端子通常被稱為轉(zhuǎn)換器的輸出端子。

15、負(fù)載通常連接在第二正端子和第二負(fù)端子之間。因此，第二dc電壓可以表示負(fù)載電壓。

16、在所述初級(jí)繞組的每個(gè)第二初級(jí)端子和第一正端子之間的三個(gè)鉗位二極管可以包括：

17、第一鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第一初級(jí)繞組的所述第二一初級(jí)端子，其陰極連接到所述第一正端子；

18、第二鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第二初級(jí)繞組的所述第二二初級(jí)端子，其陰極連接到所述第一正端子；

19、第三鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第三初級(jí)繞組的所述第二三初級(jí)端子，其陰極連接到所述第一正端子；以及

20、其中，在第一負(fù)端子和所述初級(jí)繞組的每個(gè)第二初級(jí)端子之間的另外三個(gè)鉗位二極管包括：

21、第四二極管，其陽(yáng)極連接到所述第一負(fù)端子，其陰極連接到所述第一初級(jí)繞組的所述第二一初級(jí)端子；

22、第五二極管，其陽(yáng)極連接到所述第一負(fù)端子，其陰極連接到所述第二初級(jí)繞組的所述第二二初級(jí)端子；

23、第六二極管，其陽(yáng)極連接到所述第一負(fù)端子，其陰極連接到所述第三初級(jí)繞組的所述第二三初級(jí)端子。

24、諧振腔節(jié)點(diǎn)可以是初級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備的浮動(dòng)中性點(diǎn)。

25、所述轉(zhuǎn)換器可以包括連接在所述諧振腔節(jié)點(diǎn)和所述第一負(fù)端子之間的電容器電路。

26、所述變壓器設(shè)備可以包括：

27、第一變壓器芯，其上可以纏繞有所述第一初級(jí)繞組和第一次級(jí)繞組；

28、第二變壓器芯，其上可以纏繞有所述第二初級(jí)繞組和第二次級(jí)繞組；

29、第三變壓器芯，其上可以纏繞有所述第三初級(jí)繞組和第三次級(jí)繞組。

30、第一變壓器芯、第二變壓器芯和第三變壓器芯可以彼此電磁獨(dú)立。

31、如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“電磁獨(dú)立”表示其中一個(gè)變壓器芯中的電磁通量泄漏到其他變壓器芯的比例小于10％，優(yōu)選小于5％。

32、因此，由第一變壓器芯中的第一初級(jí)繞組或第一次級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁通量將不會(huì)在第二變壓器芯或第三變壓器芯中產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的電磁通量。類似地，由第二變壓器芯中的第二初級(jí)繞組或第二次級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁通量將不會(huì)在第一變壓器芯或第三變壓器芯中產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的電磁通量。類似地，由第三變壓器芯中的第三初級(jí)繞組或第三次級(jí)繞組產(chǎn)生的電磁通量將不會(huì)在第一變壓器芯或第二變壓器芯中產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的電磁通量。

33、第一變壓器芯、第二變壓器芯和第三變壓器芯可以是單獨(dú)的芯。單獨(dú)的芯可以彼此相距一定距離。第一變壓器芯、第二變壓器芯和第三變壓器芯可以是同一芯的芯部分，其中氣隙或其他電磁絕緣材料防止磁通量在各個(gè)芯部分之間共享。

34、所述開關(guān)電路可以包括：

35、第一開關(guān)，其源極端子連接到所述第一sc節(jié)點(diǎn)，其漏極端子連接到第一正端子；

36、第二開關(guān)，其源極端子連接到第一負(fù)端子，其漏極端子連接到所述第一sc節(jié)點(diǎn)；

37、第三開關(guān)，其源極端子連接到所述第二sc節(jié)點(diǎn)，其漏極端子連接到所述第一正端子；

38、第四開關(guān)，其源極端子連接到所述第一負(fù)端子，其漏極端子連接到所述第二sc節(jié)點(diǎn)；

39、第五開關(guān)，其源極端子連接到所述第三sc節(jié)點(diǎn)，其漏極端子連接到所述第一正端子；

40、第六開關(guān)，其源極端子連接到第一負(fù)端子，漏極端子連接到所述第三sc節(jié)點(diǎn)。

41、整流電路可以是二極管整流器。二極管整流器可以包括六個(gè)二極管或十二個(gè)二極管。可替代地，整流電路可以包括由控制電路控制的開關(guān)。這些開關(guān)也可以是mosfet開關(guān)、gan開關(guān)等。

42、整流電路rc可以包括：

43、第一開關(guān)，其連接在第一rc節(jié)點(diǎn)和第二正端子之間；

44、第二開關(guān)，其連接在第二負(fù)端子和所述第一rc節(jié)點(diǎn)之間；

45、第三開關(guān)，其連接在第二rc節(jié)點(diǎn)和所述第二正端子之間；

46、第四開關(guān)，其連接在所述第二負(fù)端子和所述第二rc節(jié)點(diǎn)之間；

47、第五開關(guān)，其連接在第三rc節(jié)點(diǎn)和所述第二正端子之間；

48、第六開關(guān)，其連接在所述第二負(fù)端子和所述第三rc節(jié)點(diǎn)之間；

49、第七開關(guān)，其連接在第四rc節(jié)點(diǎn)和所述第二正端子之間；

50、第八開關(guān)，其連接在所述第二負(fù)端子和所述第四rc節(jié)點(diǎn)之間；

51、第九開關(guān)，其連接在第五rc節(jié)點(diǎn)和所述第二正端子之間；

52、第十開關(guān)，其連接在所述第二負(fù)端子和所述第五rc節(jié)點(diǎn)之間；

53、第十一開關(guān)，其連接在第六rc節(jié)點(diǎn)和所述第二正端子之間；

54、第十二開關(guān)，其連接在所述第二負(fù)端子和所述第六rc節(jié)點(diǎn)之間。

55、所述整流電路的第一rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到第一次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子，所述整流電路的第二rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到所述第一次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子，所述整流電路的所述第三rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到第二次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子，所述整流電路的第四rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到所述第二次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子，所述整流電路的第五rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到第三次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子，所述整流電路的第六rc節(jié)點(diǎn)可以直接連接到所述第三次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子。

56、在一實(shí)施例中，所述諧振腔設(shè)備可以包括在所述變壓器設(shè)備的次級(jí)側(cè)上的次級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備。

57、在一實(shí)施例中，所述次級(jí)側(cè)諧振腔設(shè)備可以包括第四諧振電容器、第五諧振電容器和第六諧振電容器，并且還可以包括第四諧振電感器、第五諧振電感器和第六諧振電感器。

58、所述第四諧振電容器和所述第四諧振電感器可以串聯(lián)連接在第一次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和整流電路的第一rc節(jié)點(diǎn)之間；

59、所述第五諧振電容器和所述第五諧振電感器可以串聯(lián)連接在第二次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和所述整流電路的第三rc節(jié)點(diǎn)之間；

60、所述第六諧振電容器和所述第六諧振電感器可以串聯(lián)連接在第三次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和所述整流電路的第五rc節(jié)點(diǎn)之間。

61、在一實(shí)施例中，所述第四諧振電感器可以連接在所述第一次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和所述整流電路的第一rc節(jié)點(diǎn)之間；

62、所述第四諧振電容器可以連接在所述第一次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子和第二諧振腔節(jié)點(diǎn)之間；

63、所述第五諧振電感器可以連接在所述第二次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和所述整流電路的第二rc節(jié)點(diǎn)之間；

64、所述第五諧振電容器可以連接在所述第二次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子和第二諧振腔節(jié)點(diǎn)之間；

65、所述第六諧振電感器可以連接在所述第三次級(jí)繞組的第一次級(jí)端子和所述整流電路的第三rc節(jié)點(diǎn)之間；

66、所述第六諧振電容器可以連接在所述第三次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子和第二諧振腔節(jié)點(diǎn)之間。

67、在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器可以包括也在變壓器設(shè)備的次級(jí)側(cè)上的鉗位二極管。

68、在一實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)換器可以包括在所述次級(jí)繞組的每個(gè)第二次級(jí)端子和所述第二正端子之間的三個(gè)鉗位二極管；以及在所述第二負(fù)端子和所述次級(jí)繞組的每個(gè)第二次級(jí)端子之間的另外三個(gè)鉗位二極管。

69、在一實(shí)施例中，在所述次級(jí)繞組的每個(gè)第二次級(jí)端子和所述第二正端子之間的三個(gè)鉗位二極管包括：

70、第七鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第一次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子，其陰極連接到所述第二正端子；

71、第八鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第二次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子，其陰極連接到所述第二正端子；

72、第九鉗位二極管，其陽(yáng)極連接到所述第三次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子，其陰極連接到所述第二正端子；以及

73、其中，在所述第二負(fù)端子和所述次級(jí)繞組的每個(gè)第二次級(jí)端子之間的另外三個(gè)鉗位二極管包括：

74、第十二極管，其陽(yáng)極連接到所述第二負(fù)端子，其陰極連接到所述第一次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子；

75、第十一二極管，其陽(yáng)極連接到所述第二負(fù)端子，其陰極連接到所述第二次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子；

76、第十二二極管，其陽(yáng)極連接到所述第二負(fù)端子，其陰極連接到所述第三次級(jí)繞組的第二次級(jí)端子。

77、在一實(shí)施例中，所述控制電路可以被配置為響應(yīng)于可以由所述控制電路檢測(cè)到的短路情況，在一段時(shí)間內(nèi)增加從第二正端子流出的電流。